Na física clássica, o conceito de memória é bem compreendido. Se a evolução futura de um sistema depende apenas de seu estado presente, diz-se que o processo é desprovido de memória. Por outro lado, se os estados passados continuam a influenciar os resultados futuros, o sistema possui memória.

Na física quântica, porém, essa clareza há muito tempo está ausente. Os sistemas quânticos podem armazenar e transmitir informações de maneiras que não têm análogo clássico, e o ato de medição desempenha um papel fundamental na dinâmica.

Em um estudo publicado na revista PRX Quantum , pesquisadores da Universidade de Turku, na Finlândia, da Universidade de Milão, na Itália, e da Universidade Nicolau Copérnico em Torun, na Polônia, abordam esse problema de longa data revisitando o significado de "memória" em um contexto quântico.

Os efeitos de memória têm sido amplamente estudados nos últimos anos e são bem caracterizados na evolução dos estados quânticos, uma abordagem originalmente formulada por Erwin Schrödinger.

A mecânica quântica, no entanto, também admite uma perspectiva igualmente fundamental e historicamente distinta, desenvolvida por Werner Heisenberg: em vez de estados em evolução, o que é descrito é a evolução temporal de observáveis, ou seja, as grandezas físicas que são medidas diretamente em experimentos.

As duas imagens, embora apresentem valores iguais para qualquer resultado experimental, não são equivalentes na descrição dos efeitos na memória, como demonstra o novo estudo.

Os pesquisadores demonstraram que essa diferença tem consequências diretas sobre como a memória pode ser observada. Alguns efeitos da memória podem ser detectados apenas acompanhando a evolução dos estados quânticos, enquanto outros aparecem exclusivamente quando se considera a evolução das grandezas observáveis.

Um processo quântico pode, portanto, parecer sem memória de um ponto de vista, enquanto exibe memória de outro. Esse resultado mostra que a memória quântica é mais rica do que se pensava anteriormente e não pode ser totalmente compreendida focando-se apenas nos estados quânticos.

"Nossas descobertas abrem novos caminhos de pesquisa na dinâmica dos sistemas quânticos. Além disso, nosso trabalho tem implicações que vão além de sua importância fundamental para as tecnologias quânticas, onde o ambiente externo induz ruído e efeitos de memória. Saber como a memória pode ser observada é essencial para o desenvolvimento de estratégias para mitigar o ruído ou explorar os efeitos ambientais em dispositivos quânticos realistas", afirma o professor de Física Teórica Jyrki Piilo, da Universidade de Turku.

De modo geral, o estudo esclarece um aspecto fundamental da dinâmica quântica e destaca como a natureza exclusivamente quântica da evolução temporal remodela até mesmo conceitos básicos como a memória.